JP2002340400A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

ヒートポンプ給湯機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートポンプ給湯機の貯湯槽容積全体に高温
水を貯湯する。 【解決手段】 圧縮機１、放熱器２、減圧装置３、蒸発
器４を順次接続した冷媒回路と、貯湯槽５、循環ポンプ
６、放熱器２と熱交換関係を有する給湯熱交換器７を順
次接続した給湯回路と、圧縮機１の吐出冷媒温度が設定
温度Ａとなるように減圧装置３の弁開度を制御する冷媒
制御手段９と、給湯熱交換器７出口の湯温が設定温度Ｂ
となるように給湯回路の水循環流量を制御する水量制御
手段１１と、運転中に給湯熱交換器７入口の水温が設定
温度Ｃに達したことを検出して、設定温度Ａを変更する
設定温度制御手段１３を備え、沸き上げ完了直前の湯水
混合層域の水が高温水となるまで運転を継続し、貯湯槽
下部まで高温水を貯湯する。すなわち、貯湯槽容積全体
に高温水を貯湯する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヒートポンプ利用給
湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のヒートポンプ利用給湯装
置としては、例えば、特開昭５９−１５７７８号公報に
記載されているようなものがあった。図１１は前記公報
に記載された従来のヒートポンプ利用給湯装置を示すも
のである。
【０００３】図１１において、１は圧縮機、２は凝縮
器、３は減圧装置、４は蒸発器、５は貯湯槽、６は循環
ポンプであり、圧縮機１、凝縮器２、減圧弁３、蒸発器
４と連結してヒートポンプ装置を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、沸き上げ運転時間の経過とともに貯湯槽
５内の湯と水の接する部分で湯水混合層が生じ、その湯
水混合層が次第に拡大していく。図１２は、貯湯層内の
湯と水の混合層の温度分布を示す。これは、高温湯と低
温水の熱伝導および対流により発生するものであり、高
温湯から低温水へ伝熱され、その境界部分で高温湯は温
度低下し、逆に低温水は温度上昇する。従って、沸き上
げ完了近くになると、前記給湯熱交換器に流入する水温
は高くなる。そのため、圧縮機の吐出冷媒圧力、吐出冷
媒温度が高くなり、モータの巻線温度の上昇など圧縮機
の耐久性が課題となるため運転を停止しなくてはならな
い。よって、貯湯槽の下部は中低温の水を貯水する状態
となるため、貯湯槽容量を有効に利用して貯湯すること
ができない。
【０００５】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、運転中に給湯熱交換器に流入する水温が設定温度よ
り高くなったことを検出して、圧縮機の吐出冷媒温度の
設定温度を低くして、給湯熱交換器に流入する水温が高
温となるまで運転を継続できるようにして、貯湯槽の容
積全体に高温水を貯湯するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、放
熱器、減圧装置、蒸発器を順次接続した冷媒回路と、下
部の水を冷媒回路で加熱して上部から貯湯する貯湯槽、
循環ポンプ、放熱器と熱交換関係を有する給湯熱交換器
を順次接続した給湯回路と、圧縮機の吐出冷媒温度が設
定温度Ａとなるように減圧装置の弁開度を制御する冷媒
制御手段と、給湯熱交換器出口の湯温が設定温度Ｂとな
るように給湯回路の水循環流量を制御する水量制御手段
と、運転中に給湯熱交換器入口の水温が設定温度Ｃに達
したことを検出して、設定温度Ａを変更する設定温度制
御手段を備えたものである。
【０００７】これによって、フロンＨＦＣ冷媒を作動媒
体として用いたシステムの場合、運転中に湯水混合層の
中低温水が給湯熱交換器へ流入しはじめると、それにつ
れて冷媒温度、冷媒圧力が上昇する。そして、給湯熱交
換器へ流入する中低温水の温度が急激に上昇するため、
圧縮機の吐出冷媒温度も急激に上昇する。従って、給湯
熱交換器へ流入しはじめる温水が設定温度Ｃに達する
と、圧縮機の吐出冷媒温度の設定温度Ａを下げて、給湯
熱交換器に流入する水温が高温となるまで運転して、貯
湯槽の容積全体に高温水を貯湯する。
【０００８】
【発明の実施の形態】請求項１、２に記載の発明は、圧
縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を順次接続した冷媒回
路と、下部の水を冷媒回路で加熱して上部から貯湯する
貯湯槽、循環ポンプ、放熱器と熱交換関係を有する給湯
熱交換器を順次接続した給湯回路と、圧縮機の吐出冷媒
温度が設定温度Ａとなるように減圧装置の弁開度を制御
する冷媒制御手段と、給湯熱交換器出口の湯温が設定温
度Ｂとなるように給湯回路の水循環流量を制御する水量
制御手段と、運転中に給湯熱交換器入口の水温が設定温
度Ｃに達したことを検出して、設定温度Ａを変更する設
定温度制御手段を備え、フロンＨＦＣ冷媒を作動媒体と
して用いたシステムの場合、運転中に設定温度Ｃの湯水
混合層の温水が給湯熱交換器へ流入しはじめると、圧縮
機の吐出冷媒温度の設定温度Ａを下げて、給湯熱交換器
に流入する水温が高温となるまで運転を継続できるよう
にして、貯湯槽の容積全体に高温水を貯湯する。
【０００９】請求項３に記載の発明は、前述の構成に加
え、給湯熱交換器入口の水温が設定温度Ｃに達してから
設定温度Ａを段階的に低温側へ変更する時間間隔を短く
するようにしたものであり、夏季などの沸き上げ運転時
間が短い場合には、貯湯槽内の湯水の熱交換時間が短い
ため湯水混合層領域が少ない。そのため、給湯熱交換器
に流入する水温が急激に上昇するけれども、圧縮機の吐
出冷媒温度の設定温度Ａを低温側に設定変更する時間間
隔を短くして圧縮機の吐出冷媒温度の上昇を抑え、給湯
熱交換器に流入する水温が高温となるまで運転を継続で
きるようにして、貯湯槽の容積全体に高温水を貯湯す
る。
【００１０】請求項４に記載の発明は、前述の構成に加
え、給湯熱交換器入口の水温が設定温度Ｃに達してから
設定温度Ａを段階的に下げ、温度低下の幅を大きくする
ようにしたものであり、沸き上げ完了直後に少量出湯し
て、再度沸き上げ運転する場合など、貯湯槽下部に給水
された水温と沸き上げ湯温の温度差が大きくなるため給
湯熱交換器に流入する水温が不連続に急激に変化する。
このような急激な水温変化に対して、圧縮機の吐出冷媒
温度の設定温度Ａを下げ、その温度低下の幅を大きくし
て、圧縮機の吐出冷媒温度の異常上昇を防止し、給湯熱
交換器に流入する水温が高温となるまで運転を継続でき
るようにする。
【００１１】請求項５に記載の発明は、前述の構成に加
え、冷媒回路に封入する冷媒を二酸化炭素とするヒート
ポンプ給湯機であり、この場合には、高圧側は臨界圧力
以上で動作して、高効率高温沸き上げの運転をおこなう
ためには、圧縮機の吐出冷媒温度と吐出冷媒圧力をかな
り高温高圧化で運転する。そして、湯水混合層の温水が
給湯熱交換器に流入すると、放熱器から流出する冷媒温
度が高くなって冷媒の放熱量が低下する。そのため、冷
媒と水の平均温度差が小さくなるため、給湯熱交換器出
口の湯温を一定とする場合には、放熱器に流入する冷媒
温度が低下する。従って、給湯熱交換器に流入する水温
が高温になるまで運転を継続して貯湯槽の容積全体に高
温水を貯湯することができる。
【００１２】請求項６に記載の発明は、冷媒回路に封入
する冷媒を二酸化炭素とする場合、前述の構成に加え、
給湯熱交換器入口の水温が設定温度Ｃに達したことを検
出して、圧縮機の冷媒吐出温度の設定温度Ａを高温側に
変更し、さらに高温湯で貯湯槽の容積全体を貯湯する。
【００１３】請求項７に記載の発明は、冷媒回路に封入
する冷媒を二酸化炭素とする場合、前述の構成に加え、
圧縮機の駆動周波数を可変する駆動制御手段と、給湯熱
交換器入口の水温が設定温度Ｃに達したことを検出し
て、圧縮機の駆動周波数を大きくする制御をおこなう圧
縮機制御手段を備え、給湯熱交換器入口の水温が設定温
度Ｃに達したことを検出して、圧縮機の駆動周波数を大
きくして、吐出冷媒温度を高めて高効率、かつ給湯加熱
能力を大きくして貯湯槽の容積全体に高温水を貯湯す
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。なお、従来例および各実施例におい
て、同じ構成、同じ動作をするものについては同一符号
を付し、一部説明を省略する。
【００１５】（実施例１）図１は本発明の実施例１にお
けるヒートポンプ給湯機の構成図を示すものである。図
１において、１は圧縮機、２は放熱器、３は減圧装置、
４は蒸発器であり、大気熱あるいは太陽熱を集熱する。
そして、圧縮機１、放熱器２、減圧装置３、蒸発器４は
順次接続され、フロンＨＦＣ冷媒を封入する冷媒回路を
構成する。５は貯湯槽、６は循環ポンプ、７は給湯熱交
換器であり、放熱器２と熱交換関係を有する。そして、
貯湯５の下部から循環ポンプ６、給湯熱交換器７、貯湯
槽５の上部を順次接続した給湯回路を構成する。８は冷
媒温度検出手段であり、圧縮機１の吐出冷媒温度を検出
する。９は冷媒制御手段であり、冷媒温度検出手段８の
検出信号から圧縮機１の吐出冷媒温度が予め設定された
設定温度Ａとなるように減圧装置３の弁開度を制御す
る。１０は湯温検出手段であり、給湯熱交換器７の出口
湯温を検出する。１１は水量制御手段であり、給湯熱交
換器７出口の湯温が設定温度Ｂとなるように湯温検出手
段１０の検出信号と比較しながら給湯回路の水循環流量
を制御する。例えば、循環ポンプ６の回転数を可変して
水循環流量を制御する。１２は水温検出手段であり、給
湯熱交換器７に流入する水温を検出するものであり、給
湯熱交換器７の入口、あるいは給湯熱交換器７へ流出す
る貯湯槽５の下部出口近傍に設けられている。１３は設
定温度制御手段であり、運転中に給湯熱交換器７入口の
水温が設定温度Ｃに達した後、設定温度Ａを変更する。
【００１６】以上のように構成されたヒートポンプ給湯
機について、以下その動作、作用を説明する。図１にお
いて、最初に、貯湯槽５に給水された水を沸き上げる運
転について述べる。この場合、圧縮機１から吐出された
高温高圧の冷媒は放熱器２に流入し、ここで循環ポンプ
６から送られてきた水を加熱する。そして、減圧装置３
で減圧されて蒸発器４に流入する。そして、大気熱を吸
熱して蒸発ガス化し、圧縮機１にもどる。このサイクル
において、外気温度条件、あるいは太陽日射量、給水温
度などに対して、圧縮機１の吐出冷媒温度が予め設定さ
れた設定温度Ａとなるように冷媒制御手段９が減圧装置
３の弁開度を制御する。本発明では、設定温度Ａをおよ
そ１００℃とする。一方、貯湯槽５の下部から流出した
水は循環ポンプ６を介して給湯熱交換器７に流入し、放
熱器２を介して設定温度Ｂとなるように昇温して貯湯槽
５の上部にたくわえられる。ここで、給湯熱交換器７の
出口湯温を湯温検出手段１０が検知し、水量制御手段１
１が設定温度Ｂとなるように湯温検出手段１０の検出信
号と比較しながら給湯回路の水循環流量を制御する。そ
して、この運転を継続しながら、貯湯槽５の上部から貯
湯し、湯面がしだいに貯湯槽５の下部に下がってくる。
この運転中に貯湯槽５内では、上部の湯と下部の低温水
の境界で熱伝導による熱交換がおこなわれ、上部の湯温
は下がり、下部の水温は上昇する湯水混合層を形成し、
この混合層は時間経過とともに拡大する。そして、沸き
上げ完了近くになると貯湯槽５内の湯水混合層の水が給
湯熱交換器７に流入しはじめて、圧縮機１の吐出冷媒温
度が上昇する。そして、水温検出手段１２の検出信号か
ら流入温度が設定温度Ｃに達したことを認識して、設定
温度制御手段１３が圧縮機１の吐出冷媒温度の設定温度
Ａを下げる。そして、圧縮機１の吐出冷媒温度が変更さ
れた設定温度となるように冷媒制御手段９が減圧措置３
を制御する。よって、圧縮機の吐出冷媒温度を下げて運
転するため、給湯熱交換器に流入する水温が高温になる
まで運転できるようになる。従って、圧縮機の耐久性を
確保しつつ、貯湯槽の容積全体に高温水を貯湯できる。
【００１７】また、図２のように、水量制御手段１１は
給湯回路に流量制御弁１４を備えて弁開度を可変し、水
循環流量を制御しても設定温度Ｂの湯を貯湯することが
でき、同様の効果が得られる。但し、この場合には、循
環ポンプの定格循環流量から弁最小絞りまで流量変化幅
は大きくなる利点がある。しかし、低流量時も定格消費
電力を費やすため、消費電力量が大きくなる課題があ
る。
【００１８】（実施例２）図３は本発明の実施例２のヒ
ートポンプ給湯機の構成図である。図４は実施例２のヒ
ートポンプ給湯機運転中の貯湯槽内の湯温分布を表わ
す。図５は湯水混合層域に達した時の圧縮機の吐出冷媒
温度、給湯熱交換器出口水温の経時変化を表わし、実線
は本発明の温度変化を表わし、破線は従来制御の温度変
化を表わすグラフである。図３において、１５は設定温
度制御手段であり、給湯熱交換器７入口の水温が設定温
度Ｃ設定温度Ｃに達してから設定温度Ａを段階的に低温
側へ変更する時間の間隔を短くする。
【００１９】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。夏季などの沸き上げ運転時間が短い場合
には、図４に表わす如く、湯水の熱交換時間が短いため
湯水混合層領域が少ない。そのため、給湯熱交換器７に
流入する水温が急激に上昇する。そして、水温検出手段
１２の検出信号から給湯熱交換器７への流入温度が設定
温度Ｃに達したことを認識して、設定温度制御手段１５
が圧縮機１の吐出冷媒温度の設定温度Ａを下げる。そし
て、図５に表わす如く、圧縮機１の吐出冷媒温度の設定
値を下げる設定温度Ａの設定変更をおこなう時間間隔を
しだいに短くするため急激な水温上昇に追随できるよう
になり、吐出冷媒温度の異常上昇が生じない。従って、
圧縮機の耐久性を確保しつつ給湯熱交換器に流入する水
温が高温となるまで運転を継続でき、貯湯槽の容積全体
に高温水を貯湯する。
【００２０】（実施例３）図６は本発明の実施例３のヒ
ートポンプ給湯機の構成図である。図７は湯水混合層域
に達した時の圧縮機の吐出冷媒温度、給湯熱交換器出口
水温の経時変化を表わし、実線は本発明の温度変化を表
わし、破線は従来制御の温度変化を表わすグラフであ
る。図６において、１６は設定温度制御手段であり、給
湯熱交換器７入口の水温が設定温度Ｃに達してから設定
温度Ａを段階的に下げ、温度低下の幅を大きくする。
【００２１】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。
【００２２】沸き上げ完了直後に少量出湯して、再度沸
き上げ運転する場合について説明する。この場合、少量
出湯すると水道の圧力によって出湯量と同じ水量が貯湯
槽下部に給水される。そして、再度沸き上げ運転をおこ
なうと、給水した水温と沸き上げ直後の湯温の差が大き
いため、給湯熱交換器に流入する水温は不連続的に急激
に上昇変化する。そのため、水温検出手段１２の検出信
号から給湯熱交換器７への流入温度が設定温度Ｃに達し
たことを認識して、設定温度制御手段１６が圧縮機１の
吐出冷媒温度の設定温度Ａを下げる。そして、圧縮機の
吐出冷媒温度の設定温度Ａを下げる変更幅を大きくし
て、急激な水温変化に対しても圧縮機の吐出冷媒温度の
異常上昇を防止する。従って、圧縮機の耐久性を確保し
つつ給湯熱交換器に流入する水温が高温となるまで運転
を継続できるようにする。
【００２３】（実施例４）図８は本発明の実施例４のヒ
ートポンプ給湯機の動作を表わす二酸化炭素冷媒の圧力
と比エンタルピのグラフである。図９は放熱器で熱交換
する際の冷媒温度と水温を表わし、実線が低温の給水温
度を加熱する場合を表わし、破線が湯水混合層域に達し
た中温度の水を加熱する場合を表わす。
【００２４】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。
【００２５】冷媒回路に封入する冷媒を二酸化炭素とす
るヒートポンプ給湯機は図８で示す如く、高圧側は臨界
圧力以上で動作する。そして、圧縮機１が吸入冷媒ａ点
から吐出冷媒ｂ点まで圧縮して高温高圧冷媒にして、放
熱器２に流入する。ここで循環ポンプ６を介して貯湯槽
５から送られてきた水を加熱する。その際、放熱器２を
通過する冷媒は放熱しながらｂ点から、給水温度より高
温のｃ点まで温度低下する。そして、減圧装置３でｄ点
まで減圧されて臨界圧力以下となり蒸発器４に流入す
る。そして、大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、圧縮機１
のａ点にもどる。一方、貯湯槽５の下部から流出した水
は循環ポンプ６を介して給湯熱交換器７に流入し、放熱
器２を介して加熱されて貯湯槽５の上部にたくわえられ
る。ここで、給湯熱交換器７の出口湯温を湯温検出手段
１０が検知し、水量制御手段１１が設定温度Ｂとなるよ
うに湯温検出手段１０の検出信号と比較しながら給湯回
路の水循環流量を制御する。そして、この運転を継続し
ながら、貯湯槽５の上部から貯湯し、湯面がしだいに貯
湯槽５の下部に下がってくる。この運転中に貯湯槽５内
では、上部の湯と下部の低温水の境界で熱伝導による熱
交換がおこなわれ、上部の湯温は下がり、下部の水温は
上昇する湯水混合層を形成し、この混合層は時間経過と
ともに拡大する。そして、貯湯槽５内の湯水混合層の水
が給湯熱交換器７に流入すると、放熱器２から流出する
冷媒温度がｃ’点まで上昇する。ｃ’点の冷媒温度は給
湯熱交換器７に流入する水温より当然高い。そのため、
放熱量が図８中のＱｃからＱｃ’へ低下する。よって、
図９のグラフに表わす如く、冷媒と水の平均温度差がΔ
ｔ１からΔｔ２に小さくなるため、給湯熱交換器７出口
の湯温を一定とする場合には、放熱器２に流入する冷媒
温度が低下する。すなわち、圧縮機１の吐出冷媒温度が
低くなっても設定温度Ｂの湯温が確保できる。例えば、
放熱量が約６０％に低下する場合、冷媒と水の温度差が
２０ｄｅｇから１２ｄｅｇとなり、放熱器に流入する冷
媒温度が８ｄｅｇ低下する。従って、給湯熱交換器に流
入する水温が高温になるまで運転を継続できるため貯湯
槽の容積全体に高温水を貯湯できる。
【００２６】そして、給湯熱交換器７入口の水温が設定
温度Ｃに達したことを検出して、圧縮機１の吐出冷媒の
設定温度Ａの設定値を高温側に変更することによって、
圧縮機１の冷媒吐出温度を上げて、さらに高温湯で貯湯
槽の容積全体に高温水を貯湯する。
【００２７】（実施例５）図１０は本発明の実施例５の
冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯機の構
成図である。図１０において、１７は駆動制御手段であ
り、圧縮機１の駆動周波数を可変する。１８は圧縮機制
御手段であり、給湯熱交換器７入口の水温が設定温度Ｃ
に達したことを検出して、圧縮機１の駆動周波数を大き
くするように駆動制御手段１７に指令する。
【００２８】以上の構成において、その動作、作用につ
いて説明する。給湯熱交換器７入口の水温が設定温度Ｃ
に達したことを検出して、圧縮機１の駆動周波数が大き
くなる。そのため、圧縮機１の圧縮比が大きくなるため
吐出冷媒温度が高くなり、給湯熱交換器７の出口水温を
高めることができる。また、放熱量（給湯加熱能力）が
増大する。従って、短時間で高温の湯を貯湯槽の容積全
体に貯湯できるようになる。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、請求項１〜７記載の発明
によれば、フロン系の冷媒、あるいは高圧側が臨界圧力
以上となる二酸化炭素の冷媒を用いたヒートポンプ給湯
機において、沸き上げ完了直前の湯水混合層域の水が高
温水になっても給湯運転できるようにして、貯湯槽の容
積全体に高温水を貯湯するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機の構成
図
【図２】本発明の実施例１の他のヒートポンプ給湯機の
構成図
【図３】本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成
図
【図４】本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機運転中
の貯湯槽内の湯温分布を表わす図
【図５】本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の圧縮
機の吐出冷媒温度変化を表わすグラフ
【図６】本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機の構成
図
【図７】本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機の圧縮
機の吐出冷媒温度変化を表わすグラフ
【図８】本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機の冷媒
圧力と比エンタルピ線のグラフ
【図９】本発明の実施例４のヒートポンプ給湯機の放熱
器内の冷媒と水の温度変化のグラフ
【図１０】本発明の実施例５のヒートポンプ給湯機の構
成図
【図１１】従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【図１２】従来のヒートポンプ給湯機運転中の貯湯槽内
の湯温分布を表わす図
【符号の説明】
１ 圧縮機 ２ 放熱器 ３ 減圧装置 ４ 蒸発器 ５ 貯湯槽 ６ 循環ポンプ ７ 給湯熱交換器 ８ 冷媒温度検出手段 ９ 冷媒制御手段 １０ 湯温検出手段 １１ 水量制御手段 １２ 水温検出手段 １３、１５、１６ 設定温度制御手段 １４ 流量制御弁 １７ 駆動制御手段 １８ 圧縮機制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西山 吉継 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 安木 誠一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を順
    次接続した冷媒回路と、下部の水を前記冷媒回路で加熱
    して上部から貯湯する貯湯槽、循環ポンプ、前記放熱器
    と熱交換関係を有する給湯熱交換器を順次接続した給湯
    回路と、前記圧縮機の吐出冷媒温度が設定温度Ａとなる
    ように前記減圧装置の弁開度を制御する冷媒制御手段
    と、前記給湯熱交換器出口の湯温が設定温度Ｂとなるよ
    うに前記給湯回路の水循環流量を制御する水量制御手段
    と、運転中に前記給湯熱交換器入口の水温が設定温度Ｃ
    に達したことを検出して、設定温度Ａを変更する設定温
    度制御手段を備えたヒートポンプ給湯機。
  2. 【請求項２】 設定温度制御手段は給湯熱交換器入口の
    水温が設定温度Ｃに達してから設定温度Ａを低温側へ変
    更する請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
  3. 【請求項３】 設定温度制御手段は給湯熱交換器入口の
    水温が設定温度Ｃに達してから設定温度Ａを段階的に低
    温側へ変更する時間の間隔を短くする請求項１記載のヒ
    ートポンプ給湯機。
  4. 【請求項４】 設定温度制御手段は給湯熱交換器入口の
    水温が設定温度Ｃに達してから設定温度Ａを段階的に下
    げ、温度低下の幅を大きくする請求項１または２記載の
    ヒートポンプ給湯機。
  5. 【請求項５】 冷媒回路に封入する冷媒を二酸化炭素と
    する請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
  6. 【請求項６】 給湯熱交換器入口の水温が設定温度Ｃに
    達したことを検出して、設定温度Ａの設定値を高温側に
    変更する請求項１、４記載のヒートポンプ給湯機。
  7. 【請求項７】 圧縮機の駆動周波数を可変する駆動制御
    手段と、給湯熱交換器入口の水温が設定温度Ｃに達した
    ことを検出して、前記圧縮機の駆動周波数を大きくする
    制御をおこなう圧縮機制御手段を備えた請求項１、４ま
    たは５記載のヒートポンプ給湯機。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100661676B1 (ko) 2004-09-20 2006-12-26 (주)델타씨앤씨 히트펌프를 이용한 폐열회수시스템
KR100770375B1 (ko) 2005-04-21 2007-10-25 주식회사 누리앤텍 칠러
JP2008215738A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Mitsubishi Electric Corp 給湯装置
US7458418B2 (en) 2003-01-13 2008-12-02 Carrier Corporation Storage tank for hot water systems
WO2013069734A1 (ja) 2011-11-11 2013-05-16 三菱重工業株式会社 温水加熱システム並びに制御装置及び制御方法
CN103423808A (zh) * 2012-05-18 2013-12-04 松下电器产业株式会社 供热水装置
CN110887103A (zh) * 2018-09-07 2020-03-17 宁波方太厨具有限公司 采暖回路故障判断方法
CN114754464A (zh) * 2022-04-18 2022-07-15 青岛海尔空调电子有限公司 空调器控制方法、系统、装置、介质及空调器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106016448B (zh) * 2016-06-14 2019-03-08 珠海格力电器股份有限公司 一种供暖设备的控制方法及装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7458418B2 (en) 2003-01-13 2008-12-02 Carrier Corporation Storage tank for hot water systems
KR100661676B1 (ko) 2004-09-20 2006-12-26 (주)델타씨앤씨 히트펌프를 이용한 폐열회수시스템
KR100770375B1 (ko) 2005-04-21 2007-10-25 주식회사 누리앤텍 칠러
JP2008215738A (ja) * 2007-03-06 2008-09-18 Mitsubishi Electric Corp 給湯装置
JP4533393B2 (ja) * 2007-03-06 2010-09-01 三菱電機株式会社 給湯装置
CN103703323B (zh) * 2011-11-11 2016-06-08 三菱重工业株式会社 温水加热系统以及控制装置及控制方法
WO2013069734A1 (ja) 2011-11-11 2013-05-16 三菱重工業株式会社 温水加熱システム並びに制御装置及び制御方法
CN103703323A (zh) * 2011-11-11 2014-04-02 三菱重工业株式会社 温水加热系统以及控制装置及控制方法
CN103423808A (zh) * 2012-05-18 2013-12-04 松下电器产业株式会社 供热水装置
CN110887103A (zh) * 2018-09-07 2020-03-17 宁波方太厨具有限公司 采暖回路故障判断方法
CN110887103B (zh) * 2018-09-07 2021-02-26 宁波方太厨具有限公司 采暖回路故障判断方法
CN114754464A (zh) * 2022-04-18 2022-07-15 青岛海尔空调电子有限公司 空调器控制方法、系统、装置、介质及空调器
CN114754464B (zh) * 2022-04-18 2023-11-24 青岛海尔空调电子有限公司 空调器控制方法、系统、装置、介质及空调器

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